В зимний период в России жильё необходимо отапливать даже в южных регионах, чем и обуславливается востребованность у нашего потребителя множества видов стационарного и переносного отопительного оборудования. Обширную нишу на российском рынке обогревателей, предлагаемых зарубежными и отечественными производителями, занимает группа инфракрасных устройств с общим принципом воздействия на среду, но состоящая из подгрупп, различающихся по конструкции и, как следствие, функциональности и эффективности.
Рассмотрим подробнее один из видов инфракрасных устройств для обогрева жилья — настенный пленочный обогреватель, использующийся в быту относительно недавно, но, в силу ряда достоинств, уже пользующийся стабильным спросом потребителя.
Принцип действия ИК-обогревателей
Инфракрасные лучи – это не видимые электромагнитные волны длиной от 0,74 Мкм до 1,5-2 мм. Любое нагретое тело становится источником ИК-излучения – излучателем, а нагрев излучателя производится путём преобразования в тепло энергии одного из видов энергоносителя – электрического тока, газа, твёрдого или жидкого топлива.
Инфракрасное излучение, встречая препятствие на пути распространения, вызывает вибрацию его поверхностного слоя с увеличением скорости движения молекул, что обуславливает повышение температуры предмета на определённую глубину.
Диапазон длины волны инфракрасного излучения, в свою очередь, подразделяется на следующие составляющие:
- коротковолновую – 0,74-2,5 мкм;
- средней длины волны – 2,5-50,0 мкм;
- длинноволновую – 50,0-2000,0 мкм.
Интенсивность нагрева поверхности предметов зависит от температуры излучателя — чем она выше, тем короче длина волны ИК-излучения и на большую глубину происходит нагрев поверхности препятствия. ИК-лучи при распространении не изменяют температурных характеристик транзитной среды — воздух нагревается не от их прохождения, а за счёт передачи ему тепла нагревшимися предметами.
Способ передачи тепла посредством инфракрасного излучения не связан с теплопроводностью или конвекцией, поэтому ИК-обогреватели способны передавать тепло даже через вакуум.
Как функционирует инфракрасное отопление?
Инфракрасное излучение нагревает все поверхности в помещении. Данный тип отопления можно сравнить с согревающим эффектом простого солнечного света. Лучи тепловой энергии проходят сквозь воздух и влияют на все поверхности предметов, которые находятся в помещении. Получая излучаемое тепло при помощи инфракрасного пленочного отопления, стены, пол и предметы мебели хорошо прогреваются, потом температура от них попадает в окружающее пространство.
Больше всего тепло получает пол, а возле потолка воздух прохладнее. Как отмечают пользователи пленочного инфракрасного отопления, в помещении всего за пару мину становится тепло. Отопление дома при помощи ИК излучения позволяет получить равномерное распределение температуры.
Устройство плёночного электронагревателя (ПЛЭН)
*
Все ИК-обогреватели подразделяются на высокотемпературные коротковолновые и низкотемпературные длинноволновые. Нагреватели плёночного типа относятся ко второй группе.
Визуально плёночный ИК-электрообогреватель представляет собой гибкий лист или полосу определённого формата. Если модель – не декоративного исполнения (нагреватель-картина), то прозрачные наружные слои позволяют видеть расположение комплектующих элементов.
Важно! ПЛЭН – это аббревиатура, означающая «плёночный лучистый электронагреватель», а не зарегистрированная кем-то торговая марка.
Конструктивно любая разновидность бытового обогревателя плёночного типа включает в себя следующие составляющие:
- нагревательные элементы резистивного типа – выполненные из углеродсодержащих материалов или металлов, ленточные или пластинчатые, способные при прохождении по ним электрического тока нагреваться до 35-55 градусов;
- теплораспределяющая основа — один или два слоя тонкой алюминиевой фольги, на которой крепятся резисторы, для равномерного распределения тепла от их нагрева по поверхности экрана;
- терморегулятор с датчиками температуры;
- два защитных слоя ламинирующейся плёнки с температурой плавления до 210 градусов, между которыми располагается фольга с нагревательными элементами;
- кабель для подключения ПЛЭНа к сети.
Общая толщина обогревающего листа не превышает 1,5 мм.
Схематически ПЛЭН можно изобразить так (термостат устанавливается отдельно):
1 – контакты подключения устройства к сети 220 В;
2 – гибкая двуслойная оболочка из полимерной плёнки на несущей лавсановой или полиэстеровой основе;
3 – точки промышленного, тщательно изолированного соединения питающего провода с контактами нагревателей (самостоятельная замена кабеля не предусмотрена);
4 – нагревательные резистивные элементы (ленточные или отдельные пластинчатые, соединённые проводниками);
5 – алюминиевая фольга;
6 – голограмма для защиты обогревателя от контрафактного производства.
Принцип действия ПЛЭН
*
При включении в сеть питающего кабеля резистивные элементы в течение 10 секунд нагреваются до установленного предварительно значения температуры (35-50 градусов). Плёночные обогреватели не бытового назначения (для мини-саун, сушилок сельхозпродукции), используемые в помещениях с высотой потолков более 3,5 м, имеют в конструкции резистивные элементы проволочного, ленточного, пластинчатого исполнения из нихрома, фехраля или многокомпонентных сплавов, обеспечивающие более высокую температуру нагрева.
Тепло нагревателей передаётся фольге и, благодаря высокой теплопроводности алюминия, равномерно распределяется по её поверхности, что позволяет обогревателю на всей своей площади генерировать ИК-излучение равной интенсивности. По достижении воздуха в помещении заданного значения температуры плёночный обогреватель отключается по сигналу температурного датчика в термостате, а нагретые излучением предметы продолжают отдавать тепло. При понижении температуры в комнате на 1 градус термостат опять сработает на включение, и плёночный обогреватель выполнит новый цикл работы на излучение.
Верно рассчитанное сочетание материала отражающего слоя, его толщины, компоновки резистивных нагревателей обеспечивает преобразование электроэнергии в тепловую, а затем – в ИК-излучение с благоприятной для восприятия человеком длиной волны в 8-15 Мкм.
Важно! При увеличении силы тока или выходе из строя термостата температура резистивных графитовых нагревателей повысится, что приведёт к их разрушению и выходу из строя бытового плёночного обогревателя в целом, то есть, резистивные элементы выполняют ещё и защитную функцию плавких предохранителей.
Состав и свойства проводов высокого сопротивления
К проводам в ленточных обогревателях предъявляются следующие требования:
- Высокая жаростойкость и устойчивость при высоких температурах к окислению;
- Способность выдерживать при высокой температуре механические нагрузки;
- Стабильность электрических параметров (сопротивления) при высоких температурах;
- Сохранение размеров Ø провода, чтобы не допустить изменения потребляемой мощности.
Может быть интересно
Теплоизоляция
Утепление потолка в бане — способы, материалы, полезные…
Теплоизоляция
Таблицы сравнительных характеристикх теплоизоляционных…
Теплоизоляция
Почему утепление пенополиуретаном — это лучшее, что…
Теплоизоляция
Теплоизоляция самоклеющаяся: как выбрать и применять?
Для выполнения этих требований лучше всего подходит обогревающий провод из нихромовых сплавов, часто используется двойной или тройной нихром. Сплав двойного нихрома содержит 20% нихрома, остальные 80% – никель, это качественные, но дорогие провода. В составе тройного сплава – 12-14% нихрома, 60% никеля, остальное – примеси железа.
Провода с повышенной жаростойкостью делают из железохромоалюминиевого сплава: 12-13% хрома, 82-84% железа и 3-5% алюминия; если никель отсутствует, такой сплав называют фехраль. Окись хрома наносится на внешний слой провода, так как она обладает высокой жаростойкостью, предохраняет от окисления и разрушения внутреннюю часть провода.
В зависимости от этих характеристик определяется функциональное назначение и условия эксплуатации ленты.
Разновидности плёночного обогревателя
Одним из основных различий электрообогревателей плёночного типа являются их формат и размеры. ПЛЭНы выпускаются в виде лент различной длины и ширины. Самостоятельная коррекция размеров таких плёнок невозможна, поэтому ПЛЭНы производятся в широком диапазоне габаритов, позволяющем выбрать оптимальный вариант. Наиболее распространены три типоразмера лент по ширине: 35, 51 и 65 см.
Плёнки шириной 35 и 51 см имеют две зоны, свободных от расположения резистивных элементов и предназначенных для монтажа с помощью степлера – по краям. Ленты шириной 65 см имеют три таких зоны – две по краям и одну вдоль посередине (как вариант – две по краям и между ними поперечные с определённым шагом).
Гибкие плёночные ИК-обогреватели могут устанавливаться как на вертикальных, так и на горизонтальных поверхностях – конструкция электрообогревателей плёночного типа не зависит от места его установки, исключение составляют ПЛЭНы-картины, которые по определению должны располагаться в местах наилучшего обзора – на стенах. Классификация определённого плёночного обогревателя как настенного, напольного или потолочного прибора определяется лишь проектным местом его расположения – важным фактором, влияющим на эффективность работы этого ИК-устройства. Таким образом, пленочный обогреватель на стену после установки на потолок в обиходе превращается в потолочный.
Рассмотрим варианты размещения ПЛЭНов в помещениях в порядке возрастания эффективности их применения.
Настенное расположение плёночных обогревателей
*
Размещение ПЛЭНов на стене является наименее эффективным из-за ограниченности сектора воздействия ИК-излучения на ограждающие конструкции — большая часть инфракрасных лучей нагревает поверхность стены напротив, почти не воздействуя на пол и потолок.
Смонтированные на стене стационарно плёночные устройства эффективны в качестве основного средства обогрева лишь в том случае, если противоположное основание имеет значительную площадь – тогда теплоотдача с его нагретой поверхности в воздух будет достаточно ощутимой.
Если же площадь установленных на стену плёночных обогревателей не значительна, а основание напротив, к тому же, имеет оконные проёмы, то КПД такого ИК-отопителя будет низким. Но стационарные настенные плёночные обогреватели малой площади удобны в качестве дополнительного средства обогрева – для повышения комфортности температурного режима определённого места или зоны в помещении.
Разновидностью настенных обогревателей плёночного типа являются переносные ИК-устройства с художественным оформлением, имитирующие картины. Чтобы применение их было рациональным и эффективным, картины-обогреватели нужно использовать в помещениях небольших габаритов для обогрева, к примеру, рабочего места, или же группами, суммарная площадь теплоотдачи которых будет соизмерима с размерами комнаты.
Напольное размещение ИК-обогревателей плёночного типа
Инфракрасное излучение расположенных таким образом устройств воздействует на напольное покрытие и потолок. Тёплая поверхность пола повышает комфортность контакта с ней человека – можно ходить без обуви, сидеть или лежать на полу и т.д. Кроме того, отдача тепла полом в холодные нижние слои воздуха помещения тоже является обогревом комнаты, так как обуславливают возникновение конвективных потоков. Но энергия той части ИК-лучей, которая проникает через напольное покрытие, расходуется на нагрев потолка, что менее эффективно – потолочное основание мало в этом нуждается, так как его температура и без того достаточно высока в результате конвекции.
Важно! Располагать плёночные ИК-обогреватели в местах расположения мебели не целесообразно – громоздкие предметы из материалов с низким коэффициентом теплопроводности создают барьеры на пути инфракрасного излучения.
Потолочная установка инфракрасных плёночных обогревателей
При использовании обогревательных устройств плёночного типа в качестве основного средства отопления размещение их на потолке является наиболее эффективным, так как такое их расположение обеспечивает воздействие облучением на все ограждающие конструкции помещения, не зависимо от конфигурации, и находящиеся в нём предметы.
Важно! Выбирая местом монтажа ПЛЭНов потолок, необходимо учитывать, что эффективность обогрева ИК-лучами с увеличением расстояния до излучателя снижается. Инфракрасные обогреватели плёночного типа являются низкотемпературными длинноволновыми устройства, поэтому их применение при высоте потолков больше 3,5 м нерационально.
Достоинством потолочного размещения ПЛЭНов, кроме высокой эффективности обогрева, является минимальный риск случайного повреждения обогревателя, находящегося на достаточно безопасном расстоянии от зоны движения. Однако есть и недостатки — расположение на потолке делает ПЛЭН уязвимым для протечки сверху, а монтажные работы на высоте более трудоёмки.
Характеристики электрообогревателя плёночной конструкции.
При выборе плёночного ИК-обогревателя необходимо руководствоваться не только его размерами – ПЛЭНы обладают и другими характеристиками, в том числе, имеющими значение для конкретных условий:
- напряжение потребляемого тока – в основном 220 В, но производятся и на 110 В;
- мощность – до 500 Вт, потребление энергии одним квадратным метром плёночного обогревателя (удельная мощность) может составлять от 70 до 170 Вт;
- максимальная температура нагрева – 35-50 градусов;
- потребляемый ток – 0,7-1,2 А;
- удельная масса – до 350 г/м кв.
Для наглядности описания сведём данные о характеристиках плёночных обогревателей с привязкой к их типоразмерам:
*
Монтаж ИК-обогревателей плёночного типа
Установка гибких плёночных обогревателей, не зависимо от места монтажа, не требует от исполнителя наличия высококлассных профессиональных навыков, но должна выполняться с соблюдением следующих правил:
- место установки ПЛЭН должно быть ровным и сухим;
- резка рулонов, если это предусмотрено моделью, должна выполняться только по указанной производителем разметке;
- проверка работоспособности включением в сеть сложенного в рулон обогревателя запрещена;
- длина одного полосового фрагмента пленки не должна превышать 8 м;
- соседние полосы системы обогрева располагаются на расстоянии не меньше 5 мм;
- сгибание ПЛЭНа на угол более 90 градусов не допускается;
- монтаж плёнки к основанию выполняется скобами с помощью строительного степлера или специальным крепежом (использование обычных гвоздей и саморезов не эффективно);
- выполнять монтажные работы при минусовой температуре воздуха запрещено – после прогрева помещения полосы плёнки увеличатся в размерах и образуют складки.
Последовательность установки плёночных ИК-обогревателей
Основание под размещение ПЛЭНа для защиты от перегрева должно быть оборудовано фольгированным отражающим экраном, выполняющим роль тепло- и гидроизолятора, например, пенофолом, изолоном.
Защитное покрытие монтируется на основание с нахлёстом соседних кромок друг на друга в 3-5 см, для ускорения процесса целесообразно использовать для крепежа специальные фиксаторы, имеющиеся в широком ассортименте в продаже.
Сверху стыки полос экрана проклеиваются продольно специальным фольгированным скотчем.
Поверх уложенного экрана монтируются элементы плёночного обогревателя — после предварительной раскладки и согласно прилагаемой к устройству инструкции по установке. Монтаж выполняется с учётом правила – на 1 квадратный метр гибкой плёнки должно приходиться 8-10 крепёжных элементов.
По готовности установки обогревательного контура производится его подключение к терморегулятору, который должен располагаться на высоте 1-1,5 м от пола, и проверка работоспособности системы.
Кроме того, для корректного мониторинга температурного режима в помещении термостат должен располагаться в отдалении от других обогревательных приборов, иметь под собой теплоизоляционную прокладку, быть защищённым от прямых солнечных лучей и сквозняков.
При положительных результатах тестирования ИК-устройства выполняется укладка материалов финишной отделки – напольного покрытия или подвесного потолка, которые монтируются с устройством зазора в 10-15 мм между облицовкой и плёнкой.
Важно! Абсолютно прозрачных для ПЛЭНов материалов не существует – любая финишная отделка поверх плёнки является экраном, в той или иной степени ослабляющим излучение.
Читайте по теме — как крепить, стелить и клеить пенофол.
Лента, саморегулирующая температуру нагрева
Особенность этой ленты заключается в использовании полупроводниковой пленочной матрицы между двумя медными проводниками. Сопротивление полупроводника изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. С понижением температуры сопротивление матрицы уменьшается, ток и температура нагрева возрастают. При повышении температуры происходит обратный процесс.
Технические характеристики саморегулирующей ленты нагрева HTM 10-15 Вт/м:
- рабочая температура – 65 ̊С;
- максимально допустимая температура – 85 ̊С, но не более 1000 часов;
- электропитание от сети 220В, есть модели рассчитанные на 110В.
Пленочная полупроводниковая матрица с медными проводниками для герметичности от влаги покрыта слоем модифицированного полиофелина. Для механической защиты на ленту одевается оплетка из медной луженой проволоки, которая при монтаже заземляется. Эта мера исключает поражение электрическим током при коротком замыкании, внешняя оболочка сделана из обычных ПХВ материалов.
Структура саморегулирующейся нагревающей ленты
Рекомендуется использовать эту ленту для подогрева отдельных участков трубопроводов водоснабжения, кровельных покрытий, тротуаров и ступенек на входе в здания. Ленты успешно применяются в технологиях «теплые полы».
Достоинства саморегулирующей ленты очевидны:
- Автоматическая регулировка температуры;
- Экономичный режим потребления электрической энергии;
- Обогреваются только те участки цепи, где занижена температура;
- Возможность резать ленту на участки необходимой длины;
- Малый вес, гибкая, простая в эксплуатации и легко прокладывается при монтаже.
Свойства пленочной матрицы позволяют обогреть отдельные участки, где температура ниже установленной. Такой режим работы существенно экономит потребление электроэнергии.
Один из примеров практического применения HTM 10-15 Вт/м – для прогрева трубопроводов.
Пример крепления обогревающей ленты к трубам
Лента пластиковыми хомутами надежно фиксируется вдоль труб, после чего обязательно на трубы одевается теплоизоляция и внешняя защитная оболочка (пластиковая гофрированная трубка). Концы проводов подключаются к сети в распределительной коробке, откуда линия идет на защитный автомат в РЩ (распределительный щит).
Ленту нельзя крепить на подвижные элементы конструкций, для безопасной эксплуатации экранирующая луженая оболочка обязательно подключается к контуру заземления. В цепи ленты подключается к УЗО, расположенное на din-рейке в РЩ, ток утечки защитного отключения 30 мА.
Матрица начинает пропускать токи для нагрева ленты при температуре +5 ̊С, максимальная температура – 85 ̊С. Если нет необходимости высоких температур, в целях экономии электроэнергии допускается установить в цепи терморегулятор, ограничив им максимальную температуру до 50 ̊С.
Отдельные замечания и рекомендации по эксплуатации
- Ожидать высокой эффективности от плёночных ИК-обогревателей, как и от любых других отопительных агрегатов, в отсутствие теплоизоляции ограждающих конструкций жилья не следует.
- Утверждения маркетологов о длине волн ПЛЭНа в 8 мкм, якобы оптимальной для восприятия человеком, не соответствуют действительности – излучение ИК-обогревателей всегда находится в определённом диапазоне и не может состоять из волн какой-то одной длины.
- Установка ПЛЭН в одном помещении, даже на всей площади ограждающих конструкций, не решит для дома проблему обогрева других комнат.
- Работа ПЛЭН не сопровождается снижением кислорода в воздухе комнаты, поэтому частоту проветривания помещений при использовании плёночных обогревателей увеличивать нет необходимости.
- Отключение системы ПЛЭН на летний период не обязательно – достаточно выставить на термостате нужное значение температуры.
- Заявляемая производителями долговечность инфракрасных плёночных обогревателей (до 50 лет) – величина гипотетическая, так как ПЛЭНы начали выпускаться сравнительно недавно.
- Требования безопасности бытовых электроприборов, в том числе плёночного типа, изложены в ГОСТ Р 52161.2.96-2006.
Выбор производителя
Характеристики ПЛЭН примерно одинаковые, поскольку используется одна и та же технология производства, поэтому утверждения о преимуществах того или иного бренда не всегда достоверны. Хорошо зарекомендовал себя ПЛЭН , в частности ЭВО 300, купить эту пленку можно практически любом крупном городе, хоть Хабаровске или Иркутске. Также много хороших отзывов об обогревающих пластинах Фракарро и Ориент.
Правда следует учитывать, что энергосберегающие технологии и не стоят на месте, поэтому на рынке регулярно появляются новинки, позволяющие понизить теплопотери, а соответственно и потребление электроэнергии. Поэтому при проектировании систем альтернативного отопления следует внимательно изучить этот вопрос.
